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JPH05220960A - Liquid jet recording head - Google Patents

Liquid jet recording head

Info

Publication number
JPH05220960A
JPH05220960A JP2285392A JP2285392A JPH05220960A JP H05220960 A JPH05220960 A JP H05220960A JP 2285392 A JP2285392 A JP 2285392A JP 2285392 A JP2285392 A JP 2285392A JP H05220960 A JPH05220960 A JP H05220960A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid
recording liquid
recording
silicon substrate
single crystal
Prior art date
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Application number
JP2285392A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3217837B2 (en
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH05220960A publication Critical patent/JPH05220960A/en
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Publication of JP3217837B2 publication Critical patent/JP3217837B2/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a possibility that a bubble generated in a recording liquid in a flow path may come into contact with the top wall of the flow path and interrupt a flow of recording liquid by a method wherein a recessed part is formed on a part of a monocrystal silicon substrate by anisotropic etching, and an energy acting part is formed thereon. CONSTITUTION:A recessed part 16 of approximately a V shape is formed on a part of an upper surface of a monocrystal silicon substrate 15. On the upper surface of the monocrystal silicon substrate 15, discrete electrodes 4 and a common electrode 5, and heating elements 17 serving as a thermal energy acting part are formed by wafer processing. The monocrystal silicon substrate 15 is used by the following reasons: firstly, a silicon per se has a very high thermal conductivity and good heat release characteristics; secondly, a silicon oxide film 20 acting as a heat accumulation layer can be easily formed thereon; and thirdly, monocrystals having a high purity can be obtained, and the recessed part 16 of a high accuracy can be formed using the anisotropy thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録ヘッド、
より詳細には、熱を利用してインクを飛翔させる所謂サ
ーマルインクジェットプリンタにおける液体噴射記録ヘ
ッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording head,
More specifically, the present invention relates to a liquid jet recording head in a so-called thermal inkjet printer that uses heat to fly ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという点
で、オフィス用等として注目されている。その中で、高
速記録が可能であり、しかも、普通紙に特別の定着処理
を必要とせずに記録を行なうことができる所謂インクジ
ェット記録法は極めて有力な記録法であって、これまで
にも、様々な方式が提案され、又は、既に製品化されて
実用されている。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has been attracting attention for office use and the like because noise generation during recording is so small that it can be ignored. Among them, the so-called inkjet recording method, which is capable of high-speed recording and can perform recording on plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Various methods have been proposed, or have already been commercialized and put into practical use.

【0003】このようなインクジェット記録法は、所謂
インクと称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体
に付着させて記録を行うもので、この記録液体小滴の発
生法及び発生した記録液体小滴の飛翔方向を制御するた
めの制御方法により、幾つかの方式に大別される。
In such an ink jet recording method, small droplets of a recording liquid, so-called ink, are ejected and adhered to a recording medium for recording, and the method of generating the recording liquid droplets and the generation thereof are generated. Depending on the control method for controlling the flight direction of the recording liquid droplets, it is roughly classified into several methods.

【0004】第1の方式は、例えば米国特許第3060
429号明細書に開示されているものである。これは、
Tele type方式と称され、記録液体小滴の発生を静電吸
引的に行い、発生した記録液体小滴を記録信号に応じて
電界制御し、被記録体上にこの記録液体小滴を選択的に
付着させて記録を行うものである。
The first method is, for example, US Pat. No. 3060.
No. 429 is disclosed. this is,
This is called a Tele type method, in which the recording liquid droplets are generated electrostatically by suction, and the generated recording liquid droplets are subjected to an electric field control according to a recording signal, and the recording liquid droplets are selectively formed on a recording medium. The recording is performed by adhering to the.

【0005】より詳細には、ノズルと加速電極間に電界
をかけて、一様に帯電した記録液体小滴をノズルより吐
出させ、吐出した記録液体小滴を記録信号に応じて電気
制御可能なように構成されたxy偏向電極間を飛翔さ
せ、電界の強度変化によって選択的に記録液体小滴を被
記録体上に付着させて記録を行うものである。
More specifically, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject uniformly charged recording liquid droplets from the nozzle, and the ejected recording liquid droplets can be electrically controlled according to a recording signal. Recording is performed by flying between the xy deflection electrodes configured as described above and selectively adhering recording liquid droplets onto the recording medium according to a change in the strength of the electric field.

【0006】第2の方式は、例えば米国特許第3596
275号明細書、米国特許第3298030号明細書等
に開示されているものである。これは、Sweet方式と称
され、連続振動発生法によって帯電量を制御された記録
液体小滴を発生させ、この帯電量を制御された記録液体
小滴を、一様の電界がかけられている偏向電極間を飛翔
させ、被記録体上に付着させて記録を行うものである。
The second method is, for example, US Pat. No. 3,596.
No. 275, U.S. Pat. No. 3,298,030, and the like. This is called the Sweet method, and a recording liquid droplet whose charge amount is controlled is generated by the continuous vibration generating method, and this recording liquid droplet whose charge amount is controlled is applied with a uniform electric field. Recording is performed by flying between the deflection electrodes and adhering onto the recording medium.

【0007】具体的には、ピエゾ振動素子の付設されて
いる記録ヘッドを構成する一部であるノズルのオリフィ
ス(吐出口)の前に記録信号が印加されるように構成し
た帯電電極を所定距離離間させて配置し、前記ピエゾ振
動素子に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ
振動素子を機械的に振動させ、オリフィスから記録液体
小滴を吐出させる。この時、吐出する記録液体小滴には
帯電電極によって電荷が静電誘導され、記録液体小滴は
記録信号に応じた電荷量で帯電される。帯電量を制御さ
れた記録液体小滴は、一定の電界が一様にかけられてい
る偏向電極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて
偏向を受け、記録信号を担う記録液体小滴のみが被記録
液体上に付着して記録を行なうことになる。
Specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied in front of an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, has a predetermined distance. The piezoelectric vibrating elements are arranged apart from each other, and an electric signal having a constant frequency is applied to the piezoelectric vibrating elements to mechanically vibrate the piezoelectric vibrating elements to eject recording liquid droplets from the orifices. At this time, electric charges are electrostatically induced in the discharged recording liquid droplets by a charging electrode, and the recording liquid droplets are charged with a charge amount corresponding to a recording signal. The recording liquid droplets whose charge amount is controlled are deflected according to the added charge amount when flying between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, and the recording liquid droplets carry a recording signal. Only the liquid will adhere to the recording liquid and recording will be performed.

【0008】第3の方式は、例えば米国特許第3416
153号明細書に開示されているものである。これは、
Hertz方式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に
電界をかけ、連続振動発生法によって、記録液体小滴を
発生霧化させて記録する方法である。即ち、ノズルと帯
電電極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調する
ことによって記録液体小滴の霧化状態を制御し、記録画
像の階調性を出して記録するものである。
The third method is, for example, US Pat. No. 3,416.
No. 153 is disclosed. this is,
It is called a Hertz method, and is a method of applying an electric field between a nozzle and a ring-shaped charging electrode to generate and atomize recording liquid droplets by a continuous vibration generation method, and perform recording. That is, the atomization state of the recording liquid droplets is controlled by modulating the electric field strength applied between the nozzle and the charging electrode according to the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced and recording is performed.

【0009】第4の方式は、例えば米国特許第3747
120号明細書に開示されているものである。これは、
Stemme方式と称され、前記第1〜第3の方式とは根本
的に原理が異なるものである。即ち、前記第1〜第3の
方式が、何れもノズルより吐出された記録液体小滴を飛
翔している途中で電気的に制御し、記録信号を担った記
録液体小滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を行
うのに対し、このStemme方式では、記録信号に応じて
オリフィスより記録液体小滴を吐出飛翔させて記録する
ものである。
The fourth method is, for example, US Pat. No. 3,747.
No. 120 specification. this is,
It is called the Stemme system, and has a fundamentally different principle from the first to third systems. That is, in any of the first to third methods, the recording liquid droplets ejected from the nozzles are electrically controlled during the flight, and the recording liquid droplets carrying the recording signal are selectively covered. On the other hand, recording is performed by attaching the recording liquid onto the recording medium, whereas in the Stemme system, recording liquid droplets are ejected and ejected from an orifice according to a recording signal to perform recording.

【0010】つまり、Stemme方式は、記録液体小滴を
吐出するオリフィスを有する記録ヘッドに付設されてい
るピエゾ振動素子に電気的な記録信号を印加し、この電
気的記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、こ
の機械的振動に従ってオリフィスより記録液体小滴を吐
出飛翔させて被記録体に付着させることで記録を行うも
のである。
That is, in the Stemme system, an electric recording signal is applied to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having an orifice for ejecting a recording liquid droplet, and the electric recording signal is applied to the mechanical of the piezoelectric vibrating element. The recording is performed by changing to the mechanical vibration, and ejecting the recording liquid droplets from the orifice in accordance with this mechanical vibration and adhering them to the recording medium.

【0011】これらの4方式は、各々に特徴を有するも
のであるが、同時、解決すべき課題点をも有する。
Each of these four methods has its own characteristics, but at the same time, it has problems to be solved.

【0012】まず、第1〜第3の方式は、記録液体小滴
を発生させるための直接的エネルギーが電気的エネルギ
ーであり、かつ、記録液体小滴の偏向制御も電界制御で
ある。このため、第1の方式は、構成上はシンプルであ
るが、記録液体小滴の発生に高電圧を要し、かつ、記録
ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には不向きで
ある。第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可
能で高速記録にむいているが、構成上複雑であり、か
つ、記録液体小滴の電気的制御が高度で困難であり、被
記録体上にサテライトドットが生じやすい。第3の方式
は、記録液体小滴を霧化することにより階調性に優れた
記録が可能であるが、他方、霧化状態の制御が困難であ
る。また、記録画像にカブリが生ずるとか、記録ヘッド
のマルチノズル化が困難で高速記録には不向きであると
いった欠点がある。
First, in the first to third methods, direct energy for generating recording liquid droplets is electric energy, and deflection control of recording liquid droplets is also electric field control. Therefore, the first method is simple in configuration, but requires high voltage to generate recording liquid droplets, and it is difficult to form the recording head with multiple nozzles, and is not suitable for high-speed recording. The second method is suitable for high-speed recording because it is possible to use a multi-nozzle recording head, but it is complicated in structure, and the electrical control of recording liquid droplets is highly advanced and difficult. Satellite dots are likely to occur on the. The third method enables recording with excellent gradation by atomizing recording liquid droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state. Further, there are drawbacks such that fog occurs in a recorded image and it is not suitable for high-speed recording because it is difficult to form a recording head with multiple nozzles.

【0013】一方、第4の方式は、第1〜第3の方式に
比べて多くの利点を有する。まず、構成がシンプルであ
る。また、オンデマンドで記録液体小滴をノズルのオリ
フィスから吐出させて記録を行うため、第1〜第3の方
式のように吐出飛翔する記録液体小滴のうち画像記録に
要しなかった記録液体小滴を回収するということが不要
となる。また、第1及び第2の方式のように、導電性の
記録液体を使用する必要がなく、記録液体の物質上の自
由度が大きいという利点を有する。しかし、記録ヘッド
の加工上に問題があること、及び、所望の共振周波数を
有するピエゾ振動素子の小型化が極めて困難である等の
理由から、記録ヘッドのマルチノズル化が難しい。ま
た、ピエゾ振動素子の機械的振動という機械的エネルギ
ーによって記録液体小滴の吐出飛翔を行わせるので、上
記のマルチノズル化の困難さと相俟って高速記録には不
向きなものとなっている。
On the other hand, the fourth method has many advantages as compared with the first to third methods. First, the configuration is simple. Further, since the recording liquid droplets are discharged on-demand from the orifices of the nozzles for recording, the recording liquid droplets ejected and ejected as in the first to third methods that are not necessary for image recording. It is not necessary to collect the droplets. Further, unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and there is an advantage that the degree of freedom in terms of the substance of the recording liquid is large. However, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to downsize the piezoelectric vibrating element having a desired resonance frequency. Further, since the recording liquid droplets are ejected and ejected by the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is unsuitable for high-speed recording in combination with the difficulty of forming the multi-nozzle described above.

【0014】このように、従来の液体噴射記録方法に
は、構成上、高速記録化上、記録ヘッドのマルチノズル
化上、サテライトドットの発生及び記録画像のカブリ発
生等の点において、一長一短があり、その長所が発揮さ
れる用途にしか適用し得ないという制約がある。
As described above, the conventional liquid jet recording method has merits and demerits in terms of configuration, high speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots and fog of recorded image. However, there is a restriction that it can be applied only to the application in which its advantage is exerted.

【0015】しかし、このような不都合も本出願人によ
り提案された特公昭56−9429号公報に開示のイン
クジェット記録方式を採用することによってほぼ解消す
ることができる。これは、液室内のインクを加熱して気
泡を発生させることによりインクに圧力上昇を生じさ
せ、微細な毛細管ノズルからインクを飛び出させて記録
を行うものである。
However, such an inconvenience can be almost eliminated by adopting the ink jet recording system disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429 proposed by the present applicant. In this method, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles, thereby causing a pressure increase in the ink and ejecting the ink from a fine capillary nozzle to perform recording.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】そして、この原理を利
用した多くの発明がなされており、それらの中で、流路
中で発生する気泡が流路の天井に届くことにより記録液
体の流れが遮断されると、記録液体小滴の吐出ミス、吐
出速度の低下、吐出方向の乱れが生ずるという点に鑑み
なされた発明としては、特開昭56−139970号公
報に開示されたものがある。しかし、同公報には、「気
泡によって遮断しないように」という記載があるのみ
で、具体的にはどのようにすればよいかということが明
示されておらず、はなはだ概念的であり、実現は難しい
ものである。
A number of inventions utilizing this principle have been made. Among them, air bubbles generated in the flow path reach the ceiling of the flow path, thereby causing a flow of the recording liquid. Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-139970 discloses an invention made in view of the fact that when the liquid is cut off, ejection error of recording liquid droplets, decrease in ejection speed, and disturbance in ejection direction occur. However, the publication only mentions “do not block by air bubbles”, and does not explicitly state how to do it. It is very conceptual and realization is impossible. It's difficult.

【0017】一方、流路中で発生させた気泡による瞬間
的な圧力上昇によってオリフィスから記録液体小滴を吐
出させるという所謂サーマルインクジェット方式では、
気泡の圧力は約半分がオリフィスの方向に作用して記録
液体小滴の噴射に用いられるが、残りの圧力はオリフィ
スとは反対方向、つまり、記録液体の供給側に逃げる。
そのため、この逃げてしまう圧力を有効に利用し、記録
液体小滴の噴射効率を高めようという考えのもとになさ
れた発明としては、特開昭55−100169号公報に
記載されたものがある。この発明は、情報信号入力部を
配設した液室内の、情報信号入力部とオリフィスとの中
間に障壁を設けることにより、入力信号に対する吐出応
答性を向上させ、高速記録に適合するようにしたもので
ある。しかし、このような障壁を微細な流路中に設ける
ことは、技術的に極めて難しく、実現性は乏しいもので
あった。
On the other hand, in the so-called thermal ink jet system in which the recording liquid droplets are ejected from the orifice by the instantaneous pressure increase due to the bubbles generated in the flow path,
About half of the pressure of the bubble acts in the direction of the orifice to be used for ejecting the recording liquid droplets, but the remaining pressure escapes in the direction opposite to the orifice, that is, to the supply side of the recording liquid.
Therefore, as an invention made under the idea of effectively utilizing this escaped pressure to improve the ejection efficiency of the recording liquid droplets, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-100169. .. According to the present invention, by providing a barrier between the information signal input section and the orifice in the liquid chamber in which the information signal input section is provided, the ejection response to the input signal is improved and adapted to high speed recording. It is a thing. However, it is technically extremely difficult to provide such a barrier in a fine flow path, and its feasibility is poor.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
記録液体が導入される流路と、この流路の底面部に形成
されると共に発熱によって前記記録液体中に気泡を発生
させる熱エネルギー作用部と、前記流路に連絡されると
共に前記気泡の発生に伴う圧力によって前記記録液体の
一部を記録液体小滴として吐出させるオリフィスと、前
記流路に連絡されると共にこの流路に導入される前記記
録液体を収容する液室と、前記液室に前記記録液体を供
給する供給手段とを有する液体噴射記録ヘッドにおい
て、前記流路を単結晶シリコン基板上に形成すると共に
この単結晶シリコン基板の一部に異方性エッチングによ
り凹部を形成し、この凹部に前記熱エネルギー作用部を
形成した。
The invention according to claim 1 is
A flow channel into which the recording liquid is introduced, a thermal energy acting portion that is formed on the bottom surface of the flow channel and generates bubbles in the recording liquid by heat generation, and the generation of the bubbles while communicating with the flow channel. An orifice that discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by the pressure associated with the liquid chamber, a liquid chamber that communicates with the flow channel and contains the recording liquid that is introduced into the flow channel, and a liquid chamber In a liquid jet recording head having a supply means for supplying the recording liquid, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and a concave portion is formed on a part of the single crystal silicon substrate by anisotropic etching. The thermal energy acting portion was formed in the recess.

【0019】請求項2記載の発明は、記録液体が導入さ
れる流路と、この流路の底面部に形成されると共に発熱
によって前記記録液体中に気泡を発生させる熱エネルギ
ー作用部と、前記流路に連絡されると共に前記気泡の発
生に伴う圧力によって前記記録液体の一部を記録液体小
滴として吐出させるオリフィスと、前記流路に連絡され
ると共にこの流路に導入される前記記録液体を収容する
液室と、前記液室に前記記録液体を供給する供給手段と
を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路を単結
晶シリコン基板上に形成し、前記単結晶シリコン基板の
一部に異方性エッチングにより(111)面を露出させ
ると共に露出した(111)面を前記記録液体の吐出方
向下流側に向け、前記記録液体の吐出方向下流側を向い
た前記(111)面に前記熱エネルギー作用部を形成し
た。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a flow passage into which the recording liquid is introduced, a thermal energy acting portion which is formed on the bottom surface of the flow passage and generates bubbles in the recording liquid by heat generation. An orifice that is connected to the flow path and discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by the pressure generated by the generation of the bubble, and the recording liquid that is connected to the flow path and is introduced into the flow path. In a liquid jet recording head having a liquid chamber that accommodates the liquid chamber and a supply unit that supplies the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and a part of the single crystal silicon substrate is formed. The (111) plane is exposed by anisotropic etching, and the exposed (111) plane is directed to the downstream side in the ejection direction of the recording liquid, and the (111) faced toward the downstream side in the ejection direction of the recording liquid. The formation of the thermal energy acting portions.

【0020】請求項3記載の発明は、記録液体が導入さ
れる複数個の流路と、これらの流路の底面部に形成され
ると共に発熱によって前記記録液体中に気泡を発生させ
る熱エネルギー作用部と、前記流路に連絡されると共に
前記気泡の発生に伴う圧力によって前記記録液体の一部
を記録液体小滴として吐出させるオリフィスと、前記流
路に連絡されると共にこれらの流路に導入される前記記
録液体を収容する液室と、前記液室に前記記録液体を供
給する供給手段とを有する液体噴射記録ヘッドにおい
て、前記流路を単結晶シリコン基板上に形成し、前記単
結晶シリコン基板の一部に前記複数個の流路が配列され
た幅全体に渡って異方性エッチングにより(111)面
を連続して露出させ、連続して露出された前記(11
1)面に前記各流路に対応させて複数個の前記熱エネル
ギー作用部を形成した。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of channels for introducing the recording liquid, and a thermal energy action which is formed on the bottoms of these channels and generates bubbles in the recording liquid by heat generation. Section, an orifice that is in communication with the flow path and discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by the pressure generated by the generation of the bubbles, and is connected to the flow path and is introduced into these flow paths. In a liquid jet recording head having a liquid chamber containing the recording liquid and a supply means for supplying the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and the single crystal silicon is formed. The (111) plane is continuously exposed by anisotropic etching over the entire width in which the plurality of channels are arranged in a part of the substrate, and the (11) plane is continuously exposed.
1) A plurality of the thermal energy acting portions were formed on the surface corresponding to the respective flow paths.

【0021】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3記載の発明において、凹部の表面又は(111)面上
に熱酸化によって酸化シリコン膜を形成し、この酸化シ
リコン膜上に熱エネルギー作用部を形成した。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, a silicon oxide film is formed on the surface of the recess or the (111) plane by thermal oxidation, and the heat treatment is performed on the silicon oxide film. The energy acting part was formed.

【0022】請求項5記載の発明は、請求項3記載の発
明において、熱エネルギー作用部を形成した単結晶シリ
コン基板上にフォトリソグラフィーによって流路を形成
するための溝を形成し、前記シリコン基板上に前記溝の
上部を覆う蓋基板を積層して流路を形成した。
According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, a groove for forming a flow path is formed by photolithography on the single crystal silicon substrate on which the thermal energy acting portion is formed, and the silicon substrate is formed. A lid substrate covering the upper part of the groove was laminated on the top to form a channel.

【0023】請求項6記載の発明は、請求項1、2、
3、4又は5記載の発明において、(100)面に対し
て少なくとも10゜以上の角度をつけて切り出した単結
晶シリコン基板を用いた。
The invention according to claim 6 is the same as in claims 1, 2 and
In the invention described in 3, 4, or 5, a single crystal silicon substrate cut out at an angle of at least 10 ° or more with respect to the (100) plane is used.

【0024】[0024]

【作用】請求項1記載の発明では、単結晶シリコン基板
の一部に異方性エッチングにより凹部を形成し、この凹
部に熱エネルギー作用部を形成したので、熱エネルギー
作用部からその上方の流路の天井までの間隔が大きくな
り、熱エネルギー作用部からの発熱により流路内の記録
液体中に気泡を発生させても、発生した気泡が流路の天
井に接触して記録液体の流れを遮断するということが防
止され、これにより、熱エネルギー作用部を発熱させる
ための駆動周波数を高くして記録液体小滴の吐出間隔を
狭くしても記録液体小滴の吐出が良好に行なわれ、高速
印写が可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the concave portion is formed by anisotropic etching in a part of the single crystal silicon substrate, and the thermal energy acting portion is formed in the concave portion. Even if bubbles are generated in the recording liquid in the flow channel due to the heat generated from the thermal energy acting part, the distance to the ceiling of the channel becomes large, and the generated bubbles come into contact with the ceiling of the flow channel to prevent the flow of the recording liquid. It is prevented from shutting off, and thus the recording liquid droplets are ejected well even if the driving frequency for heating the thermal energy acting portion is increased to narrow the ejection interval of the recording liquid droplets. High-speed printing is possible.

【0025】請求項2記載の発明では、単結晶シリコン
基板の一部に異方性エッチングにより(111)面を露
出させ、この(111)面に熱エネルギー作用部を形成
したため、非常に精度の良い液体噴射記録ヘッドが得ら
れると共に、熱エネルギー作用部からその上方の流路の
天井までの間隔が大きくなり、熱エネルギー作用部から
の発熱により流路内の記録液体中に気泡を発生させて
も、発生した気泡が流路の天井に接触して記録液体の流
れを遮断するということが防止され、これにより、熱エ
ネルギー作用部を発熱させるための駆動周波数を高くし
て記録液体小滴の吐出間隔を狭くしても記録液体小滴の
吐出が良好に行なわれ、高速印写が可能となる。また、
記録液体の吐出方向下流側を向いた(111)面に熱エ
ネルギー作用部を形成したため、熱エネルギー作用部の
発熱により発生した気泡の圧力が効率良く記録液体の吐
出方向下流側に作用するようになり、オリフィスからの
記録液体小滴の吐出が高速で良好に行なわれる。
According to the second aspect of the present invention, the (111) plane is exposed by anisotropic etching on a part of the single crystal silicon substrate, and the thermal energy acting portion is formed on the (111) plane. A good liquid jet recording head can be obtained, and the distance from the thermal energy acting portion to the ceiling of the flow passage above it becomes large, and heat is generated from the thermal energy acting portion to generate bubbles in the recording liquid in the flow passage. Also, the generated bubbles are prevented from contacting the ceiling of the flow path and interrupting the flow of the recording liquid, which increases the drive frequency for causing the heat energy acting portion to generate heat and increases the recording liquid droplets. Even if the ejection interval is narrow, the recording liquid droplets are ejected well, and high-speed printing is possible. Also,
Since the thermal energy acting portion is formed on the (111) surface facing the downstream side in the recording liquid ejection direction, the pressure of the bubbles generated by the heat generation of the thermal energy acting portion efficiently acts on the downstream side in the recording liquid ejection direction. Therefore, the recording liquid droplets are ejected from the orifice at high speed and favorably.

【0026】請求項3記載の発明では、熱エネルギー作
用部からその上方の流路の天井までの間隔が大きくな
り、熱エネルギー作用部からの発熱により流路内の記録
液体中に気泡を発生させても、発生した気泡が流路の天
井に接触して記録液体の流れを遮断するということが防
止され、これにより、熱エネルギー作用部を発熱させる
ための駆動周波数を高くして記録液体小滴の吐出間隔を
狭くしても記録液体小滴の吐出が良好に行なわれ、高速
印写が可能となる。また、単結晶シリコン基板上におけ
る複数個の流路が配列された幅全体に渡って異方性エッ
チングにより(111)面を連続して露出させることに
より、各流路に対応させて個々に(111)面を露出さ
せる場合に比べて(111)面の露出を容易に行なえ
る。さらに、その後に行なう、連続した(111)面上
へのフォトリソグラフィーやエッチングによる熱エネル
ギー作用部の形成を容易に行なえる。
According to the third aspect of the present invention, the distance from the thermal energy acting portion to the ceiling of the flow passage above it is increased, and heat is generated from the thermal energy acting portion to generate bubbles in the recording liquid in the flow passage. However, it is possible to prevent the generated bubbles from contacting the ceiling of the flow path and interrupting the flow of the recording liquid, thereby increasing the driving frequency for causing the heat energy acting portion to generate heat and increasing the recording liquid droplet. Even if the ejection interval of is narrowed, the recording liquid droplets can be ejected well, and high-speed printing can be performed. In addition, by continuously exposing the (111) plane by anisotropic etching over the entire width in which a plurality of flow channels are arranged on the single crystal silicon substrate, each ( The (111) plane can be exposed more easily than when the (111) plane is exposed. Further, it is possible to easily form the thermal energy acting portion on the continuous (111) plane by photolithography or etching performed thereafter.

【0027】請求項4記載の発明では、凹部の表面又は
(111)面上に熱酸化によって酸化シリコン膜を形成
し、この酸化シリコン膜上に熱エネルギー作用部を形成
することにより、熱酸化により形成した酸化シリコン膜
は非常に緻密で丈夫な膜であるため、この酸化シリコン
膜を蓄熱層として用いることにより蓄熱層の不良に起因
する信頼性の低下がなくなる。
According to the fourth aspect of the present invention, a silicon oxide film is formed on the surface of the recess or the (111) plane by thermal oxidation, and a thermal energy acting portion is formed on the silicon oxide film. Since the formed silicon oxide film is a very dense and durable film, by using this silicon oxide film as the heat storage layer, there is no reduction in reliability due to a defect in the heat storage layer.

【0028】請求項5記載の発明では、熱エネルギー作
用部を形成した単結晶シリコン基板上にフォトリソグラ
フィーで溝を形成するため、(111)面を露出させる
ことによって生じた段差をフォトレジストによってうめ
ることができ、溝の上部を覆う蓋基板を単結晶シリコン
基板上に積層することによって形成された流路は隣同士
が連通するということがなく、従って、熱エネルギー作
用部を発熱させて気泡を発生させた際の圧力が隣の流路
に逃げるということが防止される。
According to the fifth aspect of the present invention, since the groove is formed by photolithography on the single crystal silicon substrate on which the thermal energy acting portion is formed, the step created by exposing the (111) plane is filled with the photoresist. Since the flow path formed by stacking the lid substrate covering the upper part of the groove on the single crystal silicon substrate does not communicate with each other next to each other, therefore, the heat energy acting portion is caused to generate heat to generate bubbles. It is possible to prevent the pressure when generated from escaping to the adjacent flow path.

【0029】請求項6記載の発明では、(100)面に
対して少なくとも10゜以上の角度をつけて切り出した
単結晶シリコン基板を用いることにより、異方性エッチ
ングにより凹部を形成したり(111)面を露出させた
りした際に、凹部や(111)面における単結晶シリコ
ン基板の上面に対する傾斜角がなだらかになり、凹部や
(111)面へのフォトリソグラフィーによる熱エネル
ギー作用部の形成を高精度で行なえるようになる。
In the invention according to claim 6, a concave portion is formed by anisotropic etching by using a single crystal silicon substrate cut out at an angle of at least 10 ° or more with respect to the (100) plane. When the () surface is exposed, the inclination angle of the concave portion and the (111) plane with respect to the upper surface of the single crystal silicon substrate becomes gentle, and the formation of the thermal energy acting portion on the concave portion and the (111) surface by photolithography is enhanced. You can do it with precision.

【0030】[0030]

【実施例】まず、本発明の実施例の説明に入る前に本発
明が適用される液体噴射記録ヘッドの基本的構造につい
て図8乃至図11に基づいて説明する。この液体噴射記
録ヘッドは、発熱体基板1と蓋基板2とを接合させるこ
とにより形成されており、発熱体基板1は、シリコン基
板3上にウエハプロセスによって個別電極4と共通電極
5と発熱体(熱エネルギー作用部)6とを形成すること
により構成されている。一方、蓋基板2には、インク
(記録液体)が導入される流路7を形成するための溝8
と、流路7に導入されるインクを収容する液室(図示せ
ず)を形成するための凹部領域9とが同様のウエハプロ
セスによって形成されており、これらの発熱体基板1と
蓋基板2とを図8に示すように接合することにより、前
記流路7及び前記液室が形成される。なお、発熱体基板
1と蓋基板2とを接合させた状態においては、流路7の
底面部に前記発熱体6が配設され、流路7の端部には流
路7中のインクの一部をインク滴(記録液体小滴)とし
て吐出させるためのオリフィス10が形成されている。
また、前記蓋基板2には、供給手段(図示せず)によっ
て前記液室内にインクを供給するためのインク流入口1
1が形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before the description of the embodiments of the present invention, the basic structure of a liquid jet recording head to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. This liquid jet recording head is formed by bonding a heating element substrate 1 and a lid substrate 2, and the heating element substrate 1 is formed on a silicon substrate 3 by a wafer process by an individual electrode 4, a common electrode 5, and a heating element. (Thermal energy acting portion) 6 is formed. On the other hand, the lid substrate 2 has a groove 8 for forming a flow path 7 into which ink (recording liquid) is introduced.
And a recessed region 9 for forming a liquid chamber (not shown) for containing the ink introduced into the flow path 7 are formed by the same wafer process, and the heating element substrate 1 and the lid substrate 2 are formed. The flow path 7 and the liquid chamber are formed by joining and as shown in FIG. In the state where the heating element substrate 1 and the lid substrate 2 are bonded together, the heating element 6 is disposed on the bottom surface of the flow channel 7, and the ink in the flow channel 7 is disposed at the end of the flow channel 7. An orifice 10 is formed to eject a part of the ink droplet (ink droplet of the recording liquid).
In addition, the lid substrate 2 has an ink inlet 1 for supplying ink into the liquid chamber by a supply means (not shown).
1 is formed.

【0031】つぎに、上述した液体噴射記録ヘッドによ
るインク滴(記録液体小滴)の吐出原理について図11
に基づいて説明する。同図(a)は定常状態であり、オ
リフィス面でインク12の表面張力と外圧とが平衡状態
に保たれている。同図(b)は発熱体6が加熱されて発
熱体6の表面温度が急上昇し、隣接インク層に沸騰現象
が起こると共に発熱体6の表面に微小な気泡13が点在
している状態である。同図(c)は発熱体6の表面で急
激に加熱された隣接インク層が瞬時に気化して沸騰膜を
作り、気泡13が成長した状態である。この時、流路7
内の圧力は気泡13の成長した分だけ上昇し、オリフィ
ス面での外圧とのバランスがくずれ、オリフィス10か
らインク柱が成長し始める。同図(d)は気泡13が最
大に成長した状態であり、オリフィス面から気泡13の
体積に相当する分のインク12が押し出される。この
時、発熱体6は既に電流が流れていない状態となってお
り、発熱体6の表面温度は降下しつつある。なお、気泡
13の体積が最大値となるタイミングは、電気パルスの
印加タイミングからやや遅れたものとなる。同図(e)
は気泡13がインク等により冷却されて収縮を開始した
状態を示す。なお、インク柱の先端部では押し出された
速度を保ちつつ前進し、インク柱の後端部では気泡13
の収縮に伴う流路7内の圧力減少により流路7内のイン
ク12が逆流してインク柱にくびれが生ずる。同図
(f)は、更に気泡13が収縮し、発熱体6の上面にイ
ンク12が接することにより発熱体6の上面が更に急激
に冷却された状態である。オリフィス面では外圧が流路
7内の圧力より高い状態になるためにメニスカスが大き
く流路7内に入り込んでいる。一方、インク柱の先端部
はインク滴14となり、記録紙(図示せず)の方向へ5
〜10m/sの速度で吐出する。同図(g)はインク滴
14の吐出が終了した後に流路7内にインク12が毛管
現象によって再び供給され、同図(a)と同じ状態に戻
った状態であり、気泡13は完全に消滅している。
Next, the principle of ejection of ink droplets (recording liquid droplets) by the above-described liquid jet recording head is shown in FIG.
It will be explained based on. The figure (a) is a steady state, and the surface tension of the ink 12 and the external pressure are kept in equilibrium on the orifice surface. FIG. 2B shows a state in which the heating element 6 is heated and the surface temperature of the heating element 6 rapidly rises, a boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and minute bubbles 13 are scattered on the surface of the heating element 6. is there. FIG. 6C shows a state in which the adjacent ink layer that has been rapidly heated on the surface of the heating element 6 is instantly vaporized to form a boiling film, and the bubble 13 has grown. At this time, the flow path 7
The internal pressure rises as much as the bubble 13 grows, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts to grow from the orifice 10. FIG. 7D shows a state in which the bubble 13 has grown to the maximum, and the ink 12 corresponding to the volume of the bubble 13 is pushed out from the orifice surface. At this time, the heating element 6 is already in a state in which no current flows, and the surface temperature of the heating element 6 is decreasing. The timing when the volume of the bubble 13 reaches the maximum value is slightly delayed from the application timing of the electric pulse. The same figure (e)
Indicates a state in which the bubble 13 is cooled by ink or the like and starts to shrink. It should be noted that the tip of the ink column moves forward while maintaining the pushing speed, and the bubbles 13 at the rear end of the ink column.
The ink 12 in the flow path 7 flows backward due to the pressure decrease in the flow path 7 due to the contraction of the ink, and the ink column is constricted. FIG. 6F shows a state in which the bubbles 13 are further contracted and the ink 12 comes into contact with the upper surface of the heat generating element 6, whereby the upper surface of the heat generating element 6 is further rapidly cooled. On the orifice surface, the external pressure is higher than the pressure in the flow channel 7, and therefore the meniscus is large in the flow channel 7. On the other hand, the leading end of the ink column becomes an ink drop 14, which moves toward the recording paper (not shown).
Discharge at a speed of 10 m / s. In the same figure (g), the ink 12 is supplied again into the flow path 7 by the capillary phenomenon after the ejection of the ink droplets 14 is completed, and the state returns to the same state as in the same figure (a), and the bubbles 13 are completely formed. Has disappeared.

【0032】つぎに、本発明の第一の実施例を図1乃至
図6に基づいて説明する。なお、図8乃至図11におい
て説明した部分と同一部分は同一符号で示し、説明も省
略する。単結晶シリコン基板15の上面部の一部には異
方性エッチングにより略V字形をした凹部16が形成さ
れており、前記単結晶シリコン基板15の上面部にはウ
エハプロセスによって個別電極4や共通電極5及び熱エ
ネルギー作用部である発熱体17が形成されている。本
発明において単結晶シリコン基板15を使用する理由
は、第一に、シリコン自体が熱伝導率が非常に高く(1
68W・m~1・K~ 1)、放熱特性が良いからである。第二
に、蓄熱層として作用する酸化シリコン膜の成膜が容易
に行なえるからである。第三に、高純度な単結晶が得ら
れ、その単結晶のもつ異方性を利用して精度の高い凹部
16を形成できるからである。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
It will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 8 to FIG.
The same parts as those explained above are indicated by the same reference numerals, and explanations are omitted.
I will omit it. A part of the upper surface of the single crystal silicon substrate 15 is different.
The substantially V-shaped recess 16 is formed by the anisotropic etching.
The upper surface of the single crystal silicon substrate 15 is
The individual electrode 4, the common electrode 5 and the heat
A heating element 17, which is an energy acting portion, is formed. Book
Reasons for Using Single Crystal Silicon Substrate 15 in the Invention
First, silicon itself has a very high thermal conductivity (1
68W ・ m ~1・ K ~ 1), Because the heat dissipation characteristics are good. second
Easy to form a silicon oxide film that acts as a heat storage layer
Because you can Third, a high-purity single crystal was obtained.
And the anisotropy of the single crystal is used to make highly accurate recesses.
This is because 16 can be formed.

【0033】ここで、単結晶シリコン基板15上に異方
性エッチングによりV字形の凹部16aを形成する工程
及び凹部16aが形成された単結晶シリコン基板15に
ついて図5及び図6に基づいて説明する。まず、図5は
異方性エッチングにより凹部16aを形成した単結晶シ
リコン基板15を示した斜視図で、この単結晶シリコン
基板15の結晶方位は、同図におけるX軸とY軸とが互
いに直交する面が(100)面となるように選定され、
かつ、X−Y軸面(上下面)が単結晶シリコン基板15
の(100)面となるように選定されている。このよう
にすると、単結晶シリコン基板15の(111)面は、
Y軸に平行で、かつ、X−Y軸面に対し約54.7゜の
角度で交わることになる。単結晶シリコン基板15に形
成された凹部16aは、その二つの斜面がそれぞれ(1
11)面で構成されている。この(111)面は、他の
結晶面に比べて水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ヒ
トラジンの如きアルカリ水溶液によるエッチング速度が
極めて遅く、(100)面をアルカリ系溶液でエッチン
グすると、(111)面で規制されたV字形の凹部16
aを得ることができる。この凹部16aの幅はフォトエ
ッチングの際のフォトレジストの間隔で定まり、極めて
精度の高いものである。また、凹部16aの深さは、
(100)面と(111)面とのなす角度(約54.7
゜)と上面の幅とで定まるから、これも精度が極めて高
い。また、エッチングによって露出された(111)面
は極めて平滑で直線性が高い。
The step of forming the V-shaped recess 16a on the single crystal silicon substrate 15 by anisotropic etching and the single crystal silicon substrate 15 in which the recess 16a is formed will be described with reference to FIGS. .. First, FIG. 5 is a perspective view showing the single crystal silicon substrate 15 in which the concave portions 16a are formed by anisotropic etching. The crystal orientation of the single crystal silicon substrate 15 is such that the X axis and the Y axis in the figure are orthogonal to each other. The surface to be selected is selected to be the (100) surface,
Moreover, the XY axis plane (upper and lower planes) is the single crystal silicon substrate 15.
The (100) plane is selected. By doing so, the (111) plane of the single crystal silicon substrate 15 becomes
It is parallel to the Y axis and intersects the XY axis plane at an angle of about 54.7 °. The concave portions 16a formed in the single crystal silicon substrate 15 have two slopes (1
11) surface. The (111) plane has an extremely slow etching rate with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or humanazine as compared with other crystal planes. When the (100) plane is etched with an alkaline solution, the (111) plane is V-shaped recess 16 restricted by
a can be obtained. The width of the concave portion 16a is determined by the distance between the photoresists during photoetching and is extremely accurate. The depth of the recess 16a is
The angle between the (100) plane and the (111) plane (about 54.7
)) And the width of the upper surface, the accuracy is also extremely high. Further, the (111) plane exposed by etching is extremely smooth and highly linear.

【0034】図6は単結晶シリコン基板15に凹部16
aを形成する工程を説明したもので、まず、上述のよう
な結晶方位の単結晶シリコン基板15を用意する。この
図では、紙面に対して垂直方向が<110>軸、この単
結晶シリコン基板15の上下面が(100)面である。
同図(a)は、この単結晶シリコン基板15を例えば8
00〜1200℃程度の水蒸気雰囲気の中に置き、表面
に熱酸化膜18を形成した状態である。この熱酸化膜1
8の厚さはエッチング深さの0.3%程度であれば十分
である。同図(b)は、熱酸化膜18の上面全面に周知
の方法でフォトレジストを塗布し、それを写真乾板を用
いて露光し、現像を行ない、フォトレジストパターン1
9を得た状態である。同図(c)は、フォトレジストパ
ターン19の間に露出している熱酸化膜18をフッ酸水
溶液等により除去し、単結晶シリコン基板15の表面の
一部に露出部15aを得、その後フォトレジストパター
ン19を除去した状態である。つぎに、このような状態
にある単結晶シリコン基板15を、例えば、5〜40
%、80℃の水酸化カリウム溶液中においてエッチング
する。これにより、露出部15aのエッチングが進行す
るが、(111)面のエッチング進行速度は(100)
面のエッチング進行速度の0.3〜0.4%程度である
ため、エッチングの進行に伴って単結晶シリコン基板1
5の上面(これは上述のように(100)面である)に
対し、tan~1√2(約54.7゜)の角度をなす(11
1)面が現われ、結局、エッチングにより同図(d)に
示すように台形状の凹部16bが形成される。さらにエ
ッチングを進めると、その凹部16bは同図(e)に示
すように二つの(111)によって規制されたV字形の
凹部16aとなる。
FIG. 6 shows a recess 16 formed in a single crystal silicon substrate 15.
The step of forming a is described. First, the single crystal silicon substrate 15 having the crystal orientation as described above is prepared. In this figure, the <110> axis is perpendicular to the plane of the drawing, and the upper and lower surfaces of the single crystal silicon substrate 15 are (100) planes.
In FIG. 8A, the single crystal silicon substrate 15 is
The thermal oxide film 18 is formed on the surface by being placed in a water vapor atmosphere at about 00 to 1200 ° C. This thermal oxide film 1
It is sufficient that the thickness of 8 is about 0.3% of the etching depth. In FIG. 2B, a photoresist is applied to the entire upper surface of the thermal oxide film 18 by a known method, the photoresist is exposed by using a photographic plate, and development is performed.
It is a state where 9 is obtained. In FIG. 6C, the thermal oxide film 18 exposed between the photoresist patterns 19 is removed by an aqueous solution of hydrofluoric acid or the like to obtain an exposed portion 15a on a part of the surface of the single crystal silicon substrate 15, and then the photo resist is formed. The resist pattern 19 is removed. Next, the single crystal silicon substrate 15 in such a state is, for example, 5 to 40.
%, 80 ° C. in potassium hydroxide solution. As a result, the etching of the exposed portion 15a proceeds, but the etching progress rate of the (111) plane is (100).
Since it is about 0.3 to 0.4% of the etching progress rate of the surface, the single crystal silicon substrate 1 is
To 5 of the upper surface (which is a (100) plane as described above), an angle of tan ~ 1 √2 (about 54.7 °) (11
The surface 1) appears, and as a result, a trapezoidal recess 16b is formed by etching as shown in FIG. When the etching is further advanced, the recess 16b becomes a V-shaped recess 16a regulated by two (111) as shown in FIG.

【0035】このV字形の凹部16aについて考察する
と、まず、熱酸化膜18の端部の下側における、所謂ア
ンダカットは極めて小さく、純度の高い水酸化ナトリウ
ムを使用した場合、(100)面のエッチング深さの
0.2%程度でしかない。従って、V字形の凹部16a
の幅Wは、フォトマスク乾板の誤差を考慮に入れても±
5μm程度の精度にできる。また、V字形の凹部16a
の底部のなす角度は、(111)面同士がなす角度(約
70.6゜)で決定される。V字形の凹部16aの深さ
“d”は、1/(√2・W)となり、V字形の凹部16
aの精度は極めて高い。最後に、エッチングマスクに使
用した熱酸化膜18をフッ酸水溶液等により除去するこ
とにより、同図(f)及び図5に示すようなV字形の凹
部16aを形成した単結晶シリコン基板15が得られ
る。
Considering the V-shaped recess 16a, first, so-called undercut below the end of the thermal oxide film 18 is very small, and when using high-purity sodium hydroxide, the (100) plane It is only about 0.2% of the etching depth. Therefore, the V-shaped recess 16a
The width W of ± is ± even if the error of the photomask dry plate is taken into consideration.
The accuracy can be about 5 μm. Also, the V-shaped recess 16a
The angle formed by the bottom of the is determined by the angle formed by the (111) planes (about 70.6 °). The depth “d” of the V-shaped concave portion 16a is 1 / (√2 · W), and the V-shaped concave portion 16a
The accuracy of a is extremely high. Finally, the thermal oxide film 18 used as the etching mask is removed by an aqueous solution of hydrofluoric acid or the like to obtain the single crystal silicon substrate 15 having the V-shaped recess 16a as shown in FIG. Be done.

【0036】ここで、図5及び図6に基づいた説明は、
単結晶シリコン基板15の(100)面から異方性エッ
チングを行なって凹部16aを形成した場合の説明であ
るが、実際にこのように形成された凹部16aの(11
1)面に発熱体を形成することは高度な技術を要する。
従って、本実施例においては、(100)面を上面とす
る単結晶シリコン基板15を使用するのではなく、単結
晶シリコン基板15をダイシングソーによってインゴッ
トから切り出す際に、図4に示すように破線で示した
(100)面から一定の角度“θ”を有する面が上面と
なるように切り出した単結晶シリコン基板15を用い
る。
The explanation based on FIGS. 5 and 6 is as follows.
In the description, the anisotropic etching is performed from the (100) plane of the single crystal silicon substrate 15 to form the recess 16a. However, the recess 16a (11) thus formed is actually formed.
1) Forming a heating element on the surface requires high technology.
Therefore, in the present embodiment, the single crystal silicon substrate 15 having the (100) plane as the upper surface is not used, but when the single crystal silicon substrate 15 is cut out from the ingot by a dicing saw, as shown in FIG. The single crystal silicon substrate 15 cut out from the (100) plane shown in 1 above so that the plane having a certain angle “θ” becomes the top surface is used.

【0037】そして、図4に示したように(100)面
から一定の角度“θ”を有する面が上面となるように切
り出した単結晶シリコン基板15を用いて図6に示した
工程と同じ工程でエッチングを行なうと、(111)面
が露出すると共に左右非対称となった略V字形の前記凹
部16が形成され、この凹部16を構成する一方の(1
11)面の傾斜は緩やかになる。そして、この傾斜が緩
やかな(111)面に発熱体17を形成することによ
り、発熱体17の形成を容易に行なえる。
Then, as shown in FIG. 4, the same step as shown in FIG. 6 is performed by using the single crystal silicon substrate 15 which is cut out from the (100) plane so that the surface having a certain angle “θ” becomes the upper surface. When the etching is performed in the process, the (111) plane is exposed and the substantially V-shaped concave portion 16 which is asymmetrical to the left and right is formed. One of the (1
11) The inclination of the surface becomes gentle. Then, by forming the heating element 17 on the (111) plane having a gentle inclination, the heating element 17 can be easily formed.

【0038】傾斜が緩やかな(111)面への発熱体1
7の形成がなぜ容易になるかというと、傾斜した(11
1)面上のフォトレジストにはマスクパターンが非接触
となり、このマスクパターンが投影されて露光が行なわ
れる。従って、(111)面の傾斜が大き過ぎる(例え
ば、図5及び図6に示したように左右対称形となってい
る凹部16aの(111)面である)と、露光時に焦点
の合わない個所ができてしまい、良好なパターン形成が
できない。一方、傾斜が緩やかな(111)面であれ
ば、露光時に焦点の合わない個所ができず、良好なパタ
ーン形成を行なえるためである。
Heating element 1 on (111) plane with a gentle inclination
The reason why the formation of 7 is easy is that it is inclined (11
1) The mask pattern is not in contact with the photoresist on the surface, and this mask pattern is projected and exposed. Therefore, if the inclination of the (111) plane is too large (for example, the (111) plane of the recessed portion 16a which is symmetrical as shown in FIGS. 5 and 6), the point where the focus does not occur during exposure. As a result, good patterns cannot be formed. On the other hand, if the (111) plane has a gentle inclination, a portion out of focus cannot be formed during exposure, and good pattern formation can be performed.

【0039】そこで、本出願人が“θ”の値を変えてど
の程度まで小さくした場合にパターン形成が不可能にな
るかを調べた。使用した単結晶シリコン基板15は、
“θ”が0゜(単結晶シリコン基板15を(100)面
にそって切り出した場合)、5゜、10゜、15゜、2
0゜の場合の5種類である。それぞれの単結晶シリコン
基板15に異方性エッチングを行なって(111)面を
露出させ、その傾斜が緩やかな方の(111)面にフォ
トリソグラフィーによりパターンを形成し、良好なレジ
ストパターンが得られるか否かを調べた。形成パターン
幅は20μmとし、使用したフォトレジストは東京応化
製のOFPR800である。その結果、“θ”が10゜
以上の場合には略良好なパターンが形成でき、0゜及び
5゜の場合には、パターンが途中からぼやけてしまい、
良好なパターンが形成できなかった。つまり、“θ”を
少なくとも10゜以上にしないと(111)面に良好な
パターンを形成することが不可能であることが確認され
た。
Therefore, it was investigated how much the applicant could change the value of "θ" to make pattern formation impossible. The single crystal silicon substrate 15 used is
“Θ” is 0 ° (when the single crystal silicon substrate 15 is cut out along the (100) plane), 5 °, 10 °, 15 °, 2
There are 5 types at 0 °. Anisotropic etching is performed on each single crystal silicon substrate 15 to expose the (111) plane, and a pattern is formed by photolithography on the (111) plane having a gentler inclination, and a good resist pattern is obtained. I checked whether or not. The formed pattern width is 20 μm, and the photoresist used is OFPR800 manufactured by Tokyo Ohka. As a result, when “θ” is 10 ° or more, a substantially good pattern can be formed, and when 0 ° and 5 °, the pattern is blurred from the middle,
A good pattern could not be formed. That is, it was confirmed that it was impossible to form a good pattern on the (111) plane unless “θ” was set to at least 10 °.

【0040】上記のような(111)面を露出させた単
結晶シリコン基板15は、異方性エッチング終了後に不
要なフォトレジストはレジスト剥離液により除去し、異
方性エッチングの際のマスカントとして使用した熱酸化
膜18は、フッ酸とフッ化アンモンの緩衝エッチング液
によって除去し、その後、清浄化された後、蓄熱層を形
成する。
In the single crystal silicon substrate 15 having the (111) plane exposed as described above, unnecessary photoresist is removed by a resist stripping solution after the anisotropic etching is completed, and the photoresist is used as a maskant during anisotropic etching. The thermal oxide film 18 thus formed is removed by a buffer etching solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride, and then cleaned to form a heat storage layer.

【0041】蓄熱層は、発熱体17で発生した熱が単結
晶シリコン基板15の方へ逃げないようにし、記録液体
であるインク12の方向へ効率良く伝わるようにするた
め設けられている。この蓄熱層としては、一般に酸化シ
リコン膜20が用いられるが、その形成方法としては、
例えば、O2又はH2O蒸気中で800〜1100℃とい
う高温状態に単結晶シリコン基板15を加熱し、酸化シ
リコン膜20を単結晶シリコン基板15上から成長させ
る方法がある。これは、熱酸化と呼ばれ、緻密で欠陥の
少ない酸化シリコン膜20を形成する際に好適に用いら
れる。本実施例では、この熱酸化を行なう際に、炉内を
高圧(5kg/cm2)にして熱酸化を行ない(高圧熱
酸化法という)、厚さ1.5μmの非常に緻密な欠陥の
極めて少ない酸化シリコン膜20を得た。また、この酸
化シリコン膜20を形成した単結晶シリコン基板15を
用い、後述のような方法で液体噴射記録ヘッドを製作
し、109回以上発熱体17を駆動して記録液体小滴で
あるインク滴14の吐出を行なったが、酸化シリコン膜
20の破損という不良は皆無であった。
The heat storage layer is provided so that the heat generated by the heating element 17 does not escape to the single crystal silicon substrate 15 and is efficiently transmitted to the ink 12 which is the recording liquid. As the heat storage layer, a silicon oxide film 20 is generally used.
For example, there is a method in which the single crystal silicon substrate 15 is heated to a high temperature of 800 to 1100 ° C. in O 2 or H 2 O vapor to grow the silicon oxide film 20 on the single crystal silicon substrate 15. This is called thermal oxidation and is preferably used when forming a dense silicon oxide film 20 with few defects. In the present embodiment, when this thermal oxidation is performed, the inside of the furnace is subjected to a high pressure (5 kg / cm 2 ) to perform the thermal oxidation (referred to as a high pressure thermal oxidation method), and a very fine defect with a thickness of 1.5 μm is formed. A small amount of silicon oxide film 20 was obtained. In addition, a liquid jet recording head is manufactured by using the single crystal silicon substrate 15 on which the silicon oxide film 20 is formed by a method described below, and the heating element 17 is driven 10 9 times or more to form an ink that is a recording liquid droplet. Although the droplet 14 was discharged, there was no defect such as damage of the silicon oxide film 20.

【0042】なお、蓄熱層は、スパッタリングによって
酸化シリコン膜をデポジットして形成してもよい。この
スパッタリングによる酸化シリコン膜は、前述の熱酸化
によるほど緻密には形成できないが、容易に厚い層を形
成できるという利点を有する。ここで、スパッタリング
により厚さが3.2μmの酸化シリコン膜を形成した単
結晶シリコン基板15を用いて液体噴射記録ヘッドを製
作したところ、400dpiの配列密度の液体噴射記録ヘ
ッド(発熱体は、サイズが28μm×120μm、抵抗
値が121Ω)で、1画素を形成するために必要なイン
ク滴14をオリフィス10から吐出させるエネルギー
は、33.5μJであった。一方、同様のスパッタリン
グで厚さが1μmの酸化シリコン膜を形成して液体噴射
記録ヘッドを製作したところ、1画素を形成するのに必
要なインク滴14をオリフィス10から吐出させるエネ
ルギーは44.7μJであった。つまり、蓄熱層となる
酸化シリコン膜を厚く(3.2μm)形成した場合に
は、薄く(1μm)形成した場合に比べて約25%の省
エネルギー化を図れることが確認された。
The heat storage layer may be formed by depositing a silicon oxide film by sputtering. The silicon oxide film formed by this sputtering cannot be formed as densely as the above-mentioned thermal oxidation, but has an advantage that a thick layer can be easily formed. Here, when a liquid jet recording head is manufactured using the single crystal silicon substrate 15 on which a silicon oxide film having a thickness of 3.2 μm is formed by sputtering, a liquid jet recording head having an array density of 400 dpi (heating element is Of 28 μm × 120 μm and a resistance value of 121Ω), the energy for ejecting the ink droplet 14 required to form one pixel from the orifice 10 was 33.5 μJ. On the other hand, when a liquid jet recording head is manufactured by forming a silicon oxide film having a thickness of 1 μm by the same sputtering, the energy for ejecting the ink droplet 14 required to form one pixel from the orifice 10 is 44.7 μJ. Met. That is, it was confirmed that when the silicon oxide film serving as the heat storage layer is formed thick (3.2 μm), energy saving of about 25% can be achieved as compared with the case where it is formed thin (1 μm).

【0043】つぎに、酸化シリコン膜20を形成した単
結晶シリコン基板15上への発熱体17や個別電極4及
び共通電極5の形成について図2に基づいて説明する。
まず、酸化シリコン膜20上には発熱体層17aが形成
されており、この発熱体層17aを構成する材料として
有用なものには、タンタル−SiO2の混合物、窒化タ
ンタル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導
体、あるいはハフニウム、ランタン、ジルコニウム、チ
タン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、
クロム、パナジウム等の金属の硼化物があげられる。金
属の硼化物のうち、最も特性の優れているのは、硼化ハ
フニウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ラン
タン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順
となっている。
Next, the formation of the heating element 17, the individual electrode 4 and the common electrode 5 on the single crystal silicon substrate 15 on which the silicon oxide film 20 is formed will be described with reference to FIG.
First, on the silicon oxide film 20 are formed heat generating layer 17a, as the useful material constituting the heat generating layer 17a, a mixture of tantalum -SiO 2, tantalum nitride, nichrome, silver - palladium Alloy, silicon semiconductor, or hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium,
Examples thereof include borides of metals such as chromium and vanadium. Among the metal borides, hafnium boride has the best characteristics, followed by zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride in this order.

【0044】発熱体層17aは、上記の材料を用いて電
子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成す
ることができる。そして、この発熱体層17aのうち個
別電極4と共通電極5とに挾まれた部分が発熱体17と
されている。発熱体17の膜厚は、単位時間当たりの発
熱量が所望通りとなるように、その面積、材質及び形
状、更には実際面での消費電力等に従って決定されるも
のであるが、通常の場合、0.001〜5μm、好適に
は0.01〜1μmとされる。本実施例では、Ta・S
iO2を2000Åスパッタリングしている。
The heating element layer 17a can be formed using the above-mentioned materials by a method such as electron beam evaporation or sputtering. A portion of the heating element layer 17a sandwiched between the individual electrode 4 and the common electrode 5 serves as a heating element 17. The film thickness of the heating element 17 is determined according to its area, material and shape, and the actual power consumption etc. so that the amount of heat generation per unit time is as desired, but in the normal case , 0.001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm. In this embodiment, Ta · S
2000 Å of SiO 2 is sputtered.

【0045】個別電極4及び共通電極5を構成する材料
としては、通常使用されている電極材料の多くのものが
有効に使用され、具体的には、例えば、Al、Ag、A
u、Pt、Cu等があげられる。これらを使用して蒸着
等の手法で所定位置に、所定の大きさ、形状、厚さで設
けられている。本実施例では、Alをスパッタリングに
よって1.4μmに形成した。
As the material for the individual electrodes 4 and the common electrode 5, many of the commonly used electrode materials are effectively used. Specifically, for example, Al, Ag, A
Examples include u, Pt, and Cu. These are used and provided at a predetermined position by a technique such as vapor deposition, and have a predetermined size, shape, and thickness. In this example, Al was formed to a thickness of 1.4 μm by sputtering.

【0046】発熱体17及び電極4、5上には保護層2
1が形成されており、この保護層21に要求される特性
は、発熱体17で発生された熱をインク12に効果的に
伝達することを妨げず、かつ、インク12から発熱体1
7を保護するということである。保護層21を構成する
材料として有用なものには、例えば、酸化シリコン、窒
化シリコン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸
化タンタル、酸化ジルコニウム等があげられ、これら
は、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法により形
成される。また、炭化ケイ素、酸化アルミニウム(アル
ミナ)等のセラミックス材料も好適に用いられる材料で
ある。保護層21の膜厚は、通常は0.01〜10μ
m、好適には0.1〜5μm、最適には0.1〜3μm
である。本実施例では、スパッタリングにより酸化シリ
コン(SiO2)を1.2μmの厚さに形成した。さら
に、本実施例では、発熱体17の領域を気泡発生による
キャビテーション破壊から保護するために、耐キャビテ
ーション保護層22として、Taをスパッタリングによ
り4000Åの厚さに保護層21上に形成した。
A protective layer 2 is formed on the heating element 17 and the electrodes 4 and 5.
1 is formed, the characteristics required for the protective layer 21 do not prevent the heat generated in the heating element 17 from being effectively transferred to the ink 12, and
It means to protect 7. Examples of useful materials for forming the protective layer 21 include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like. These are formed by a method such as electron beam evaporation or sputtering. It is formed. Ceramic materials such as silicon carbide and aluminum oxide (alumina) are also suitable materials. The thickness of the protective layer 21 is usually 0.01 to 10 μm.
m, preferably 0.1-5 μm, optimally 0.1-3 μm
Is. In this embodiment, silicon oxide (SiO 2 ) is formed to a thickness of 1.2 μm by sputtering. Further, in this embodiment, in order to protect the region of the heating element 17 from cavitation destruction due to generation of bubbles, Ta was formed as the cavitation-resistant protective layer 22 on the protective layer 21 by sputtering to a thickness of 4000 Å.

【0047】以上のようにして、単結晶シリコン基板1
5上に異方性エッチングにより凹部16を形成し、さら
に、発熱体17や電極4、5及び保護層21、22等を
形成することにより発熱体基板23が構成される。つい
で、この発熱体基板23に対して蓋基板を接合させるこ
とによって液体噴射記録ヘッドを形成することになる
が、この発熱体基板23に、図8乃至図10に示したよ
うな蓋基板2(この蓋基板2にはインク12が導入され
る流路を形成するための溝8と、流路に導入されるイン
ク12を収容する液室を形成するための凹部領域9とが
形成されている。)を接合させて流路や液室を形成しよ
うとすると、凹部16によって隣接する流路同士がつな
がった状態となり、インク滴14を吐出させるための圧
力が隣の流路へ逃げてしまい、インク滴14の吐出を良
好に行なわせることができない。
As described above, the single crystal silicon substrate 1
The concave portion 16 is formed on the insulating layer 5 by anisotropic etching, and the heating element 17, the electrodes 4, 5 and the protective layers 21, 22 and the like are further formed to form the heating element substrate 23. Next, the liquid jet recording head is formed by joining the lid substrate to the heating element substrate 23. The lid substrate 2 (shown in FIGS. 8 to 10) is formed on the heating element substrate 23. The lid substrate 2 is formed with a groove 8 for forming a flow path through which the ink 12 is introduced, and a recessed region 9 for forming a liquid chamber for containing the ink 12 introduced through the flow path. .) Are joined to form a flow path or a liquid chamber, the adjacent flow paths are connected to each other by the concave portion 16, and the pressure for ejecting the ink droplet 14 escapes to the adjacent flow path. The ink droplets 14 cannot be ejected well.

【0048】そこで、本実施例では、図3に示すように
フォトレジストを利用したフォトリソグラフィー技術に
より溝24と凹部領域25とを形成し、溝24と凹部領
域25とを形成した発熱体基板23上に蓋基板26を接
合させることにより、インク12が導入される流路27
と流路27に導入されるインク12を収容する液室28
とを有する液体噴射記録ヘッドを形成するようにしたも
のであり、この液体噴射記録ヘッドの形成工程を図3に
基づいて説明する。なお、図3の説明においては、図が
複雑になることを防止するために発熱体基板23から凹
部16を省略しているが、実際には図1及び図2に示し
たように凹部16を形成した発熱体基板23を使用して
いるものである。同図(a)は、発熱体基板23をドラ
イフィルムフォトレジスト29で覆った状態である。同
図(b)は、溝24及び凹部領域25を形成するための
フォトマスク30を発熱体17に位置合わせしてドライ
フィルムフォトレジスト29を覆った状態である。同図
(c)は、露光及び現像を行なって溝24と凹部領域2
5とを形成した状態である。なお、溝24の先端側には
テーパー部31が形成されている。同図(d)は、蓋基
板26を発熱体基板23上に接合し、流路27や液室2
8を形成した状態である。なお、発熱体17が形成され
た(111)面が、流路27内を流れるインク12の吐
出方向下流側(オリフィス10側)に向けられている。
同図(e)は、同図(d)のB−B線断面図であり、同
図(d)のC−C線部分をダイシング等によりカットし
てオリフィス10を形成することにより、液体噴射記録
ヘッドが形成される。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the heating element substrate 23 in which the groove 24 and the recessed region 25 are formed by the photolithography technique using a photoresist and the groove 24 and the recessed region 25 are formed. A flow path 27 into which the ink 12 is introduced by joining the lid substrate 26 on the top.
And a liquid chamber 28 containing the ink 12 introduced into the flow path 27
A liquid jet recording head having the following is formed, and a forming process of this liquid jet recording head will be described based on FIG. In the description of FIG. 3, the concave portion 16 is omitted from the heating element substrate 23 in order to prevent the drawing from becoming complicated, but in reality, the concave portion 16 is formed as shown in FIGS. 1 and 2. The formed heating element substrate 23 is used. FIG. 6A shows a state in which the heating element substrate 23 is covered with the dry film photoresist 29. FIG. 2B shows a state in which a photomask 30 for forming the groove 24 and the recessed region 25 is aligned with the heating element 17 and covers the dry film photoresist 29. In the same figure (c), the groove 24 and the concave region 2 are formed by exposing and developing.
5 is formed. A taper portion 31 is formed on the tip side of the groove 24. In the same drawing (d), the lid substrate 26 is bonded onto the heating element substrate 23, and the flow path 27 and the liquid chamber 2 are joined.
8 is formed. The (111) surface on which the heating element 17 is formed faces the downstream side (orifice 10 side) in the ejection direction of the ink 12 flowing in the flow path 27.
FIG. 6E is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7D, in which the orifice 10 is formed by cutting the line CC of FIG. A recording head is formed.

【0049】ここで、ドライフィルムフォトレジスト2
9としては、例えば、東京応化製のオーディルSY−3
25が耐インク腐蝕性が強く好適に使用される。ドライ
フィルムフォトレジスト29は、熱と圧力とを加えて発
熱体基板23にラミネートされる。従って、本実施例の
ように発熱体基板23に凹部16があっても、熱と圧力
とによって軟化したドライフィルムフォトレジスト29
は、その凹部16を埋め、最終的に形成された各流路2
7は隣同士が連通することがなく、従って、圧力も隣の
流路27に逃げることがなく、良好な流路27となる。
Here, the dry film photoresist 2 is used.
9 is, for example, Audil SY-3 manufactured by Tokyo Ohka.
No. 25 has strong ink corrosion resistance and is preferably used. The dry film photoresist 29 is laminated on the heating element substrate 23 by applying heat and pressure. Therefore, even if the heating element substrate 23 has the recess 16 as in the present embodiment, the dry film photoresist 29 softened by heat and pressure is used.
Fills the recess 16 and finally forms each flow path 2
7 does not communicate with each other next to each other, and therefore the pressure does not escape to the adjacent flow passage 27, and the flow passage 27 is excellent.

【0050】以上は、ドライフィルムフォトレジスト2
9を使用した実施例の説明であるが、このドライフィル
ムフォトレジスト29に代えて液状フォトレジストを使
用することもできる。このような液状フォトレジストと
しては、例えば、東京応化製のBMRS1000が好適
に利用できる。液状フォトレジストを発熱体基板23に
塗布する方法は、スピンコーティング法、ディップ法等
が好適に利用できるが、いずれの方法にしろ、液状フォ
トレジストは容易に発熱体基板23の凹部16を埋める
ことができるため、最終的に形成される各流路27は、
隣同士が連通することがなく、従って、圧力も隣の流路
27に逃げることがなく、良好な流路27となる。
The above is the dry film photoresist 2
Although the example using 9 is described, a liquid photoresist can be used instead of the dry film photoresist 29. As such a liquid photoresist, for example, BMRS1000 manufactured by Tokyo Ohka can be preferably used. As a method for applying the liquid photoresist to the heating element substrate 23, a spin coating method, a dipping method, or the like can be preferably used. However, in any method, the liquid photoresist can easily fill the recess 16 of the heating element substrate 23. Therefore, each flow path 27 that is finally formed is
Adjacent ones do not communicate with each other, and therefore, pressure does not escape to the adjacent flow passage 27, and a good flow passage 27 is formed.

【0051】以上のような工程において形成される本発
明に係る液体噴射記録ヘッドは、図8乃至図10に示し
た液体噴射記録ヘッド(従来例の液体噴射記録ヘッド)
に比べて、その吐出効率は非常に高くなる。また、高速
駆動も可能となる。以下に、図8乃至図10に示した従
来例の液体噴射記録ヘッドと本発明に係る液体噴射記録
ヘッドとにおける吐出効率等の比較結果について説明す
る。なお、この比較に用いた本発明に係る液体噴射記録
ヘッドにおいては、“θ”を15゜とし、蓄熱層として
高圧熱酸化法による1.5μm厚の酸化シリコン膜を形
成している。一方、従来例の液体噴射記録ヘッドにおい
ては、スパッタリングにより1.5μm厚の酸化シリコ
ン膜を蓄熱層として形成している。
The liquid jet recording head according to the present invention formed in the above steps is the liquid jet recording head shown in FIGS. 8 to 10 (the liquid jet recording head of the conventional example).
The discharge efficiency is much higher than that of. Also, high speed driving is possible. Hereinafter, the comparison results of the ejection efficiency and the like between the liquid jet recording head of the conventional example shown in FIGS. 8 to 10 and the liquid jet recording head according to the present invention will be described. In the liquid jet recording head according to the present invention used for this comparison, “θ” was set to 15 ° and a 1.5 μm thick silicon oxide film was formed by the high pressure thermal oxidation method as the heat storage layer. On the other hand, in the conventional liquid jet recording head, a silicon oxide film having a thickness of 1.5 μm is formed as a heat storage layer by sputtering.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】以上より明らかなように、略同じ条件の発
熱体寸法及び駆動条件でインク滴14の吐出を行なわせ
た場合、本発明に係る液体噴射記録ヘッドのように凹部
16を形成したものは、発生した気泡の圧力をオリフィ
ス10側に向けて作用させることができるためにその圧
力を有効にインク滴14の吐出に利用でき、非常に飛翔
速度の速い安定した吐出を行なわせることができる。ま
た、発熱体17が流路27の他の底面部より下がった位
置に形成されているため、発生した気泡が流路27の天
井部分に接触して流路27中のインク12の流れを遮断
するということがないため、最高駆動周波数を高くする
ことができ、高速記録が可能となる。また、発熱体17
の寿命は、蓄熱層としてスパッタリングにより1.5μ
m厚の酸化シリコン膜を形成した場合には、発熱体の駆
動回数が108であったのに対し、蓄熱層として高圧熱
酸化法により1.5μm厚の酸化シリコン膜20を形成
した場合には、発熱体17の駆動回数は109以上であ
った。
As is clear from the above description, when the ink droplets 14 are ejected under substantially the same heating element size and driving conditions, the liquid jet recording head according to the present invention having the recess 16 is formed. Since the pressure of the generated bubbles can be exerted toward the orifice 10 side, the pressure can be effectively used for ejecting the ink droplets 14, and stable ejection having a very high flight speed can be performed. Further, since the heating element 17 is formed at a position lower than the other bottom surface portion of the flow path 27, the generated bubbles come into contact with the ceiling portion of the flow path 27 and shut off the flow of the ink 12 in the flow path 27. Therefore, the maximum driving frequency can be increased and high-speed recording can be performed. In addition, the heating element 17
Has a life of 1.5μ by sputtering as a heat storage layer.
When the silicon oxide film having a thickness of m was formed, the number of driving times of the heating element was 10 8. However, when the silicon oxide film 20 having a thickness of 1.5 μm was formed by the high pressure thermal oxidation method as the heat storage layer. The number of times that the heating element 17 was driven was 10 9 or more.

【0054】ついで、本発明の第二の実施例を図7に基
づいて説明する。なお、図1乃至図6において説明した
部分と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。本
実施例は、単結晶シリコン基板15に異方性エッチング
により(111)面を露出させた凹部32を形成する際
に、図6(b)に示したフォトレジストパターンを変え
ることによってそれぞれか独立した凹部32を形成した
ものである。そして、これらの各凹部32内に発熱体1
7を一個ずつ形成し、さらに、各凹部32及び発熱体1
7に対応させて流路27を形成するようにしたものであ
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those described with reference to FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, when the concave portion 32 having the (111) plane exposed is formed on the single crystal silicon substrate 15 by anisotropic etching, the photoresist pattern shown in FIG. The recessed portion 32 is formed. Then, the heating element 1 is placed in each of the recesses 32.
7 are formed one by one, and further, each recess 32 and the heating element 1 are formed.
The flow path 27 is formed so as to correspond to No. 7.

【0055】このように、単結晶シリコン基板15上の
凹部32をそれぞれ独立して形成することにより、流路
を形成する際に、フォトレジスト(ドライフィルムフォ
トレジスト、液状フォトレジスト)に溝24を形成する
領域が(111)面にかからなくなるため、溝24を形
成するフォトリソグラフィーが非常に高精度で行なえ
る。さらに、図8乃至図10に示したような流路用の溝
8を形成した蓋基板2を使用しても、隣合う流路同士が
連通するということがなく、圧力も隣の流路に逃げると
いうことがないため、良好な流路形成を行なえる。ま
た、このような蓋基板2は、感光性ガラスのエッチン
グ、あるいは、ポリサルフォン等の樹脂の成形により高
精度に作ることができる。そして、独立した各凹部32
内に発熱体17を形成した発熱体基板と蓋基板2とは、
接着剤などの接合剤によって接合してもよいが、両者を
バネ部材(例えば、板バネ)により圧接しても、非常に
簡単にかつ精度良く機械的に圧接でき、液体噴射記録ヘ
ッドとしての機能を十分に果たすことができる。なお、
その際、機械的に圧接しつつ両者の間にインク12のリ
ークを防止するために補助的に封止剤を配してもよい。
By independently forming the recesses 32 on the single crystal silicon substrate 15 in this manner, the grooves 24 are formed in the photoresist (dry film photoresist, liquid photoresist) when forming the flow path. Since the region to be formed does not cover the (111) plane, photolithography for forming the groove 24 can be performed with extremely high accuracy. Furthermore, even if the lid substrate 2 having the groove 8 for a flow channel as shown in FIGS. 8 to 10 is used, the adjacent flow channels do not communicate with each other, and pressure is applied to the adjacent flow channels. Since there is no escape, a good flow path can be formed. Further, such a lid substrate 2 can be made with high precision by etching a photosensitive glass or molding a resin such as polysulfone. And each of the independent recesses 32
The heating element substrate having the heating element 17 formed therein and the lid substrate 2 are
Although it may be bonded by a bonding agent such as an adhesive agent, even if both are pressed by a spring member (for example, a leaf spring), they can be mechanically pressed very easily and accurately, and function as a liquid jet recording head. Can be fully fulfilled. In addition,
At this time, a sealant may be auxiliary disposed between the both while mechanically pressing them to prevent the ink 12 from leaking.

【0056】[0056]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、記録液体が導入
される流路と、この流路の底面部に形成されると共に発
熱によって前記記録液体中に気泡を発生させる熱エネル
ギー作用部と、前記流路に連絡されると共に前記気泡の
発生に伴う圧力によって前記記録液体の一部を記録液体
小滴として吐出させるオリフィスと、前記流路に連絡さ
れると共にこの流路に導入される前記記録液体を収容す
る液室と、前記液室に前記記録液体を供給する供給手段
とを有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路を単
結晶シリコン基板上に形成すると共にこの単結晶シリコ
ン基板の一部に異方性エッチングにより凹部を形成し、
この凹部に前記熱エネルギー作用部を形成したので、熱
エネルギー作用部からその上方の流路の天井までの間隔
が大きくなり、熱エネルギー作用部からの発熱により流
路内の記録液体中に気泡を発生させてもこの気泡が流路
の天井に接触して記録液体の流れを遮断するということ
を防止することができ、これにより、熱エネルギー作用
部を発熱させるための駆動周波数を高くして記録液体小
滴の吐出間隔を狭くしても記録液体小滴の吐出を良好に
行なわせることができ、高速印写を行なうことができる
等の効果を有する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a flow passage into which the recording liquid is introduced, and a thermal energy acting portion which is formed on the bottom surface of the flow passage and generates bubbles in the recording liquid by heat generation. An orifice which is connected to the flow path and discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by pressure generated by the generation of the bubbles; and an orifice which is connected to the flow path and is introduced into the flow path. In a liquid jet recording head having a liquid chamber containing a recording liquid and a supply means for supplying the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and one of the single crystal silicon substrates is formed. To form a recess in the area by anisotropic etching,
Since the thermal energy acting portion is formed in this concave portion, the distance from the thermal energy acting portion to the ceiling of the flow passage above it becomes large, and heat is generated from the thermal energy acting portion to cause bubbles in the recording liquid in the flow passage. Even if it is generated, it is possible to prevent the bubbles from contacting the ceiling of the flow path and interrupting the flow of the recording liquid, and thereby increasing the drive frequency for heating the thermal energy acting portion to perform recording. Even if the discharge interval of the liquid droplets is narrowed, the recording liquid droplets can be discharged well, and high-speed printing can be performed.

【0057】請求項2記載の発明は、記録液体が導入さ
れる流路と、この流路の底面部に形成されると共に発熱
によって前記記録液体中に気泡を発生させる熱エネルギ
ー作用部と、前記流路に連絡されると共に前記気泡の発
生に伴う圧力によって前記記録液体の一部を記録液体小
滴として吐出させるオリフィスと、前記流路に連絡され
ると共にこの流路に導入される前記記録液体を収容する
液室と、前記液室に前記記録液体を供給する供給手段と
を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路を単結
晶シリコン基板上に形成し、前記単結晶シリコン基板の
一部に異方性エッチングにより(111)面を露出させ
ると共に露出した(111)面を前記記録液体の吐出方
向下流側を向け、前記記録液体の吐出方向下流側を向い
た前記(111)面に前記熱エネルギー作用部を形成し
たので、非常に精度の良い液体噴射記録ヘッドを得るこ
とができ、また、熱エネルギー作用部からその上方の流
路の天井までの間隔が大きくなり、熱エネルギー作用部
からの発熱により流路内の記録液体中に気泡を発生させ
てもこの気泡が流路の天井に接触して記録液体の流れを
遮断するということを防止することができ、これによ
り、熱エネルギー作用部を発熱させるための駆動周波数
を高くして記録液体小滴の吐出間隔を狭くしても記録液
体小滴の吐出を良好に行なわせることができると共に高
速印写を行なうことができ、さらに、熱エネルギー作用
部を記録液体の吐出方向下流側を向いた(111)面に
形成したため、熱エネルギー作用部の発熱により発生し
た気泡の圧力を効率良く記録液体の吐出方向下流側に作
用させることができ、オリフィスからの記録液体小滴の
吐出を高速で行なわせることができると共に吐出速度を
高速にすることによって被記録体への着弾精度を向上さ
せて画質の向上を図ることができる等の効果を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a flow path into which the recording liquid is introduced, a thermal energy acting section which is formed on the bottom surface of the flow path and which generates bubbles in the recording liquid by heat generation. An orifice that is connected to the flow path and discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by the pressure generated by the generation of the bubble, and the recording liquid that is connected to the flow path and is introduced into the flow path. In a liquid jet recording head having a liquid chamber that accommodates the liquid chamber and a supply unit that supplies the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and a part of the single crystal silicon substrate is formed. The (111) plane is exposed by anisotropic etching, the exposed (111) plane is directed to the downstream side in the ejection direction of the recording liquid, and the (111) plane is directed to the downstream side in the ejection direction of the recording liquid. Since the thermal energy acting portion is formed in the above, a very accurate liquid jet recording head can be obtained, and the distance from the thermal energy acting portion to the ceiling of the flow path above it becomes large, so that the thermal energy acting portion is increased. Even if bubbles are generated in the recording liquid in the channel due to heat generated from the section, it is possible to prevent the bubbles from contacting the ceiling of the channel and blocking the flow of the recording liquid. Even if the ejection frequency of the recording liquid droplets is narrowed by increasing the driving frequency for heating the energy acting portion, the recording liquid droplets can be ejected well and high-speed printing can be performed. Further, since the thermal energy acting portion is formed on the (111) surface facing the downstream side in the recording liquid ejection direction, the pressure of the bubble generated by the heat generation of the thermal energy acting portion efficiently ejects the recording liquid. The recording liquid droplets can be discharged from the orifice at high speed, and the discharge speed can be increased to improve the accuracy of landing on the recording medium and improve the image quality. It has the effect of being able to

【0058】請求項3記載の発明は、記録液体が導入さ
れる複数個の流路と、これらの流路の底面部に形成され
ると共に発熱によって前記記録液体中に気泡を発生させ
る熱エネルギー作用部と、前記流路に連絡されると共に
前記気泡の発生に伴う圧力によって前記記録液体の一部
を記録液体小滴として吐出させるオリフィスと、前記流
路に連絡されると共にこれらの流路に導入される前記記
録液体を収容する液室と、前記液室に前記記録液体を供
給する供給手段とを有する液体噴射記録ヘッドにおい
て、前記流路を単結晶シリコン基板上に形成し、前記単
結晶シリコン基板の一部に前記複数個の流路が配列され
た幅全体に渡って異方性エッチングにより(111)面
を連続して露出させ、連続して露出された前記(11
1)面に前記各流路に対応させて複数個の前記熱エネル
ギー作用部を形成したので、熱エネルギー作用部からそ
の上方の流路の天井までの間隔が大きくなり、熱エネル
ギー作用部からの発熱により流路内の記録液体中に気泡
を発生させてもこの気泡が流路の天井に接触して記録液
体の流れを遮断するということを防止することができ、
これにより、熱エネルギー作用部を発熱させるための駆
動周波数を高くして記録液体小滴の吐出間隔を狭くして
も記録液体小滴の吐出を良好に行なわせることができる
と共に高速印写を行なうことができ、さらに、単結晶シ
リコン基板における複数個の流路が配列された幅全体に
渡って異方性エッチングにより(111)面を連続して
露出させたので、各流路に対応させて個々に(111)
面を露出させる場合に比べて(111)面の露出を容易
に行なわせることができ、しかも、連続した(111)
面上へのフォトリソグラフィーやエッチングによる熱エ
ネルギー作用部の形成をも容易に行なうことができる等
の効果を有する。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of channels for introducing the recording liquid, and a thermal energy action for forming bubbles in the recording liquid by heat generation are formed on the bottoms of these channels. Section, an orifice that is in communication with the flow path and discharges a part of the recording liquid as a recording liquid droplet by the pressure generated by the generation of the bubbles, and is connected to the flow path and is introduced into these flow paths. In a liquid jet recording head having a liquid chamber containing the recording liquid and a supply means for supplying the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and the single crystal silicon is formed. The (111) plane is continuously exposed by anisotropic etching over the entire width in which the plurality of channels are arranged in a part of the substrate, and the (11) plane is continuously exposed.
1) Since a plurality of the thermal energy acting portions are formed on the surface so as to correspond to the respective flow passages, the distance from the thermal energy acting portion to the ceiling of the flow passage above it becomes large, and Even if bubbles are generated in the recording liquid in the channel due to heat generation, it is possible to prevent the bubbles from contacting the ceiling of the channel and interrupting the flow of the recording liquid.
As a result, even if the driving frequency for heating the thermal energy acting portion is increased and the ejection interval of the recording liquid droplets is narrowed, the recording liquid droplets can be ejected favorably and high-speed printing is performed. Furthermore, since the (111) plane is continuously exposed by anisotropic etching over the entire width in which the plurality of flow paths in the single crystal silicon substrate are arranged, it is possible to correspond to each flow path. Individually (111)
The (111) plane can be exposed more easily than the case where the (111) plane is exposed, and the continuous (111) plane is exposed.
There is an effect that the thermal energy acting portion can be easily formed on the surface by photolithography or etching.

【0059】請求項4記載の発明は、凹部の表面又は
(111)面上に熱酸化によって酸化シリコン膜を形成
し、この酸化シリコン膜上に熱エネルギー作用部を形成
したので、熱酸化により形成した酸化シリコン膜は非常
に緻密で丈夫な膜であるため、この酸化シリコン膜を蓄
熱層として用いることにより蓄熱層の不良に起因する信
頼性の低下を防止して耐久性を向上させることができる
等の効果を有する。
According to the fourth aspect of the present invention, since the silicon oxide film is formed on the surface of the recess or the (111) plane by thermal oxidation and the thermal energy acting portion is formed on this silicon oxide film, it is formed by thermal oxidation. Since the formed silicon oxide film is a very dense and durable film, by using this silicon oxide film as the heat storage layer, it is possible to prevent deterioration of reliability due to a defect of the heat storage layer and improve durability. And so on.

【0060】請求項5記載の発明は、請求項3記載の発
明において、熱エネルギー作用部を形成した単結晶シリ
コン基板上にフォトリソグラフィーによって溝を形成
し、前記シリコン基板上に前記溝の上部を覆う蓋基板を
積層して流路を形成したので、この溝を形成する際に
(111)面を露出させることによって生じた段差をフ
ォトレジストによってうめることができ、従って、溝の
上部を覆う蓋基板を単結晶シリコン基板上に積層するこ
とによって形成された流路は隣同士が連通するというこ
とがなく、従って、熱エネルギー作用部を発熱させて気
泡を発生させた際の圧力が隣の流路に逃げることを防止
することができると共にインク滴の吐出を効率良く行な
わせることができる等の効果を有する。
According to a fifth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, a groove is formed by photolithography on the single crystal silicon substrate on which the thermal energy acting portion is formed, and the upper portion of the groove is formed on the silicon substrate. Since the lid substrate for covering is laminated to form the flow path, the step created by exposing the (111) plane when forming the groove can be filled with the photoresist, and thus the lid for covering the upper portion of the groove is formed. The channels formed by stacking the substrate on the single crystal silicon substrate do not communicate with each other next to each other.Therefore, the pressure when heat is generated in the thermal energy acting part to generate bubbles causes the flow of the adjacent flow to flow. It is possible to prevent the ink from escaping to the path and to efficiently eject the ink droplets.

【0061】請求項6記載の発明は、請求項1、2、
3、4又は5記載の発明において、(100)面に対し
て少なくとも10゜以上の角度をつけて切り出した単結
晶シリコン基板を用いたので、この単結晶シリコン基板
に異方性エッチングによって凹部を形成したり(11
1)面を露出させたりした際に、凹部や(111)面に
おける単結晶シリコン基板の上面に対する傾斜角がなだ
らかになり、凹部や(111)面へのフォトリソグラフ
ィーによる熱エネルギー作用部の形成を高精度で行なう
ことができる等の効果を有する。
The invention according to claim 6 is the same as claim 1, 2 or
In the invention described in 3, 4, or 5, since the single crystal silicon substrate cut out at an angle of at least 10 ° or more with respect to the (100) plane is used, the concave portion is formed in the single crystal silicon substrate by anisotropic etching. Formed (11
When the 1) plane is exposed, the inclination angle of the concave portion or the (111) plane with respect to the upper surface of the single crystal silicon substrate becomes gentle, so that the thermal energy acting portion is formed on the concave portion or the (111) plane by photolithography. It has an effect that it can be performed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例における発熱体基板を示
した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a heating element substrate in a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】液体噴射記録ヘッドの製作工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a liquid jet recording head.

【図4】使用する単結晶シリコン基板のインゴットから
の切り出し状態とこの単結晶シリコン基板に異方性エッ
チングによる形成された凹部とを示した側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a state in which a single crystal silicon substrate to be used is cut out from an ingot and a recess formed in this single crystal silicon substrate by anisotropic etching.

【図5】単結晶シリコン基板の(100)面から異方性
エッチングを行なうことにより凹部を形成した状態を示
す斜視図であるる
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a concave portion is formed by performing anisotropic etching from the (100) plane of a single crystal silicon substrate.

【図6】単結晶シリコン基板の(100)面から異方性
エッチングを行なって凹部を形成する工程を示した工程
図である。
FIG. 6 is a process drawing showing a process of anisotropically etching a (100) plane of a single crystal silicon substrate to form a recess.

【図7】本発明の第二の実施例における凹部を形成した
状態の単結晶シリコン基板を示した斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a single crystal silicon substrate in which a recess is formed in the second embodiment of the present invention.

【図8】従来例の液体噴射記録ヘッドを示した斜視図で
ある。
FIG. 8 is a perspective view showing a liquid jet recording head of a conventional example.

【図9】従来例の液体噴射記録ヘッドを発熱体基板と蓋
基板とに分離した状態を示した斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which a liquid jet recording head of a conventional example is separated into a heating element substrate and a lid substrate.

【図10】蓋基板を裏面側から見た状態を示した斜視図
である。
FIG. 10 is a perspective view showing a state where the lid substrate is viewed from the back surface side.

【図11】液体噴射記録ヘッドにおけるインク滴の吐出
原理を示した説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the principle of ink droplet ejection in the liquid jet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 オリフィス 12 記録液体 13 気泡 14 記録液体小滴 15 単結晶シリコン基板 16、32 凹部 17 熱エネルギー作用部 20 酸化シリコン膜 24 溝 26 蓋基板 27 流路 28 液室 10 Orifice 12 Recording Liquid 13 Bubble 14 Recording Liquid Small Droplet 15 Single Crystal Silicon Substrate 16, 32 Recess 17 Thermal Energy Acting Part 20 Silicon Oxide Film 24 Groove 26 Lid Substrate 27 Channel 28 Liquid Chamber

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録液体が導入される流路と、この流路
の底面部に形成されると共に発熱によって前記記録液体
中に気泡を発生させる熱エネルギー作用部と、前記流路
に連絡されると共に前記気泡の発生に伴う圧力によって
前記記録液体の一部を記録液体小滴として吐出させるオ
リフィスと、前記流路に連絡されると共にこの流路に導
入される前記記録液体を収容する液室と、前記液室に前
記記録液体を供給する供給手段とを有する液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記流路を単結晶シリコン基板上に形
成すると共にこの単結晶シリコン基板の一部に異方性エ
ッチングにより凹部を形成し、この凹部に前記熱エネル
ギー作用部を形成したことを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
1. A flow passage into which a recording liquid is introduced, a thermal energy acting portion which is formed on a bottom surface of the flow passage and generates bubbles in the recording liquid by heat generation, and is connected to the flow passage. An orifice that discharges a part of the recording liquid as recording liquid droplets by the pressure accompanying the generation of the bubbles, and a liquid chamber that is connected to the flow channel and that stores the recording liquid that is introduced into the flow channel. A liquid jet recording head having a supply means for supplying the recording liquid to the liquid chamber, wherein the flow path is formed on a single crystal silicon substrate and a recess is formed in a part of the single crystal silicon substrate by anisotropic etching. And a thermal energy acting portion is formed in the concave portion.
【請求項2】 記録液体が導入される流路と、この流路
の底面部に形成されると共に発熱によって前記記録液体
中に気泡を発生させる熱エネルギー作用部と、前記流路
に連絡されると共に前記気泡の発生に伴う圧力によって
前記記録液体の一部を記録液体小滴として吐出させるオ
リフィスと、前記流路に連絡されると共にこの流路に導
入される前記記録液体を収容する液室と、前記液室に前
記記録液体を供給する供給手段とを有する液体噴射記録
ヘッドにおいて、前記流路を単結晶シリコン基板上に形
成し、前記単結晶シリコン基板の一部に異方性エッチン
グにより(111)面を露出させると共に露出した(1
11)面を前記記録液体の吐出方向下流側に向け、前記
記録液体の吐出方向下流側を向いた前記(111)面に
前記熱エネルギー作用部を形成したことを特徴とする液
体噴射記録ヘッド。
2. A flow passage into which the recording liquid is introduced, a thermal energy acting portion which is formed on a bottom surface of the flow passage and generates bubbles in the recording liquid by heat generation, and is connected to the flow passage. An orifice that discharges a part of the recording liquid as recording liquid droplets by the pressure accompanying the generation of the bubbles, and a liquid chamber that is connected to the flow channel and that stores the recording liquid that is introduced into the flow channel. In a liquid jet recording head having a supply unit that supplies the recording liquid to the liquid chamber, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and a portion of the single crystal silicon substrate is anisotropically etched ( The (111) surface is exposed and exposed (1
The liquid jet recording head is characterized in that the heat energy acting portion is formed on the (111) surface facing the downstream side in the discharge direction of the recording liquid and the (111) surface facing the downstream side in the discharge direction of the recording liquid.
【請求項3】 記録液体が導入される複数個の流路と、
これらの流路の底面部に形成されると共に発熱によって
前記記録液体中に気泡を発生させる熱エネルギー作用部
と、前記流路に連絡されると共に前記気泡の発生に伴う
圧力によって前記記録液体の一部を記録液体小滴として
吐出させるオリフィスと、前記流路に連絡されると共に
これらの流路に導入される前記記録液体を収容する液室
と、前記液室に前記記録液体を供給する供給手段とを有
する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記流路を単結晶シ
リコン基板上に形成し、前記単結晶シリコン基板の一部
に前記複数個の流路が配列された幅全体に渡って異方性
エッチングにより(111)面を連続して露出させ、連
続して露出された前記(111)面に前記各流路に対応
させて複数個の前記熱エネルギー作用部を形成したこと
を特徴とする液体噴射記録ヘッド。
3. A plurality of channels for introducing a recording liquid,
A thermal energy acting portion that is formed on the bottom surface of these flow paths and that generates bubbles in the recording liquid by heat generation, and a portion of the recording liquid that is connected to the flow paths and that is accompanied by the pressure generated by the bubbles. An orifice for discharging a recording liquid droplet as a recording liquid, a liquid chamber for communicating with the flow passage and containing the recording liquid introduced into these flow passages, and a supply means for supplying the recording liquid to the liquid chamber In the liquid jet recording head having the above, the flow path is formed on a single crystal silicon substrate, and anisotropic etching is performed over the entire width in which the plurality of flow paths are arranged in a part of the single crystal silicon substrate. The (111) plane is continuously exposed by, and a plurality of the thermal energy acting portions are formed on the continuously exposed (111) plane so as to correspond to the respective flow paths. Cum recording head.
【請求項4】 凹部の表面又は(111)面上に熱酸化
によって酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜
上に熱エネルギー作用部を形成したことを特徴とする請
求項1、2又は3記載の液体噴射記録ヘッド。
4. The silicon oxide film is formed on the surface of the recess or the (111) plane by thermal oxidation, and the thermal energy acting part is formed on the silicon oxide film. The liquid jet recording head described.
【請求項5】 熱エネルギー作用部を形成した単結晶シ
リコン基板上にフォトリソグラフィーによって流路を形
成するための溝を形成し、前記シリコン基板上に前記溝
の上部を覆う蓋基板を積層して流路を形成したことを特
徴とする請求項3記載の液体噴射記録ヘッド。
5. A groove for forming a flow path is formed by photolithography on a single crystal silicon substrate having a thermal energy acting portion, and a lid substrate covering the upper portion of the groove is laminated on the silicon substrate. The liquid jet recording head according to claim 3, wherein a flow path is formed.
【請求項6】 (100)面に対して少なくとも10゜
以上の角度をつけて切り出した単結晶シリコン基板を用
いたことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載
の液体噴射記録ヘッド。
6. The liquid jet according to claim 1, wherein a single crystal silicon substrate cut out at an angle of at least 10 ° or more with respect to the (100) plane is used. Recording head.
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US6070968A (en) * 1993-12-22 2000-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet cartridge and apparatus having a substrate with grooves which contain heat generating elements
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